用DMA访问高速串口

Question

我在c#中使用串行口组件，它工作得很好！但问题是如何更快地处理高速(例如2 Mbps)数据传输。

由于我已经对此进行了研究，我发现内存可以直接访问(使用DMA，如此链接 )。有人能告诉我如何在我的应用程序中定义和使用它吗？

Answer 1

不，c#标签把这个放远了一百万英里。该网页上的代码片段不是真实的，它只是一个“模式”。它可以完成在C#中不能做的事情，比如处理中断、获取缓冲区的物理内存地址、直接对设备寄存器进行编程。在可以执行C#代码的机器上，不包括，这只能由设备驱动程序来完成。

这将是一种可以在微控制器上运行的代码，一种不使用保护模式操作系统运行的处理器。即使这样，它也是拉伸的，它通过未声明的魔法调用DMA，从没有在传输时实际启动传输。也没有DMA控制器的迹象，需要对设备之间的总线访问进行仲裁。这是假密码。

当您使用真正的硬件时，您总是会得到一个设备驱动程序，它负责与设备对话。如果设备实际上支持DMA，这是非常不寻常的，那么设备驱动程序程序员将不会避免使用它。您在SerialPort程序中使用的C#类使用操作系统api，它对于任何类型的串口设备都是通用的。它将您的I/O请求传递给设备驱动程序以完成工作。

操作系统api和设备驱动程序之间的接口由IOCTL覆盖。此MSDN页面记录了Windows的文档。IOCTL和api之间有非常接近的匹配，api层非常薄。当您仔细观察时，很明显，它们都与DMA无关。他们不能，严格来说这是驱动程序实现的细节。

Answer 2

我相信您不需要更快地进行串行访问，而是调优c#应用程序以更快地处理数据传输。运行您选择的分析器，并测量序列化组件的方法所花费的时间百分比。我预测这将非常低，这意味着任何使串行口更快的努力都将白费。

Answer 3

你完全错了。

首先，您所处的环境是无法直接访问硬件(Windows)的，因此，如果不编写内核驱动程序(而且您不愿意，相信我)，您所描述的事情基本上是不可能的。

其次，操作系统及其驱动程序已经非常优化，如果需要使用DMA传输，就应该已经使用了。

第三，除非你的串行控制器支持它，否则你不会获得这样的速度，通常情况下，一个PC的RS232控制器通常高达115200 but，但有些控制器高达1Mb。

但是还有另一种选择，不带USB的转USB :D

从您的问题中，我猜想您正在将某种类型的微控制器与PC进行接口，并且您不想为控制器编写USB驱动程序(或者它不具备USB的能力)，所以一个非常好的选择是使用RS-232到USB电缆，这些通常支持非常快的速度，我个人使用过FTDI RS-232 3v3，它高达3Mb (CABLES.pdf)。

最后，您将编程一个正常的串口代码，但它将使用更扩展的USB接口(这是另一个优势，不是所有的PC配备了串行端口)。

在此之后，要真正从速度中获益，请记住将一个非常大的读/写缓冲区(至少1 1Mb)设置到端口，执行非块接收例程并发送大量数据(必须适合写入缓冲区)。

请记住，您的设备必须与所选的速度匹配，因此，如果将其设置为2-3 3Mbps，则设备必须以完全相同的速度运行串行接口。

下面是我所描述的接收部分的一个例子：

    SerialPort sp;
    Queue<byte[]> buffer = new Queue<byte[]>();
    AutoResetEvent dataAvailable = new AutoResetEvent(false);
    Thread processThread;

    public void Start()
    {
        //Start the processing thread
        processThread = new Thread(ProcessData);
        processThread.Start();

        //Open the serial port at 3Mbps and with buffers of 3Mb
        sp = new SerialPort("COM12", 3145728, Parity.None, 8, StopBits.One);
        sp.ReadBufferSize = 1024 * 1024 * 3;
        sp.WriteBufferSize = 1024 * 1024 * 3;
        sp.DataReceived += sp_DataReceived;
        sp.Open();
    }

    //This thread processes the stored chunks doing the less locking possible
    void ProcessData(object state)
    {

        while (true)
        {

            dataAvailable.WaitOne();

            while (buffer.Count > 0)
            {

                byte[] chunk;

                lock (buffer)
                    chunk = buffer.Dequeue();

                //Process the chunk here as you wish

            }

        }

    }

    //The receiving function only stores data in a list of chunks
    void sp_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
    {
        while (sp.BytesToRead > 0)
        { 
            byte[] chunk = new byte[sp.BytesToRead];
            sp.Read(chunk, 0, chunk.Length);

            lock (buffer)
                buffer.Enqueue(chunk);

            dataAvailable.Set();
        }
    }